Assemblaggio di aeromobili: Grande potenziale per l'automazione

ViscoTec implementa l'invasatura a nido d'ape completamente automatizzata con riempitrici a 1 e 2 componenti a partire da 3M

Lavoro manuale estensivo, impreciso e costoso, totale spreco di materiale: Finora, molti processi nella costruzione di aeromobili sono stati eseguiti manualmente o solo in modo semiautomatico. Ciò include il riempimento di strutture esagonali industriali, i cosiddetti "favi a nido d'ape", essenziali per l'arredamento interno. Essi costituiscono l'anima dei componenti sandwich comunemente usati. Da un lato i componenti dell'aeromobile devono essere il più leggeri possibile, ma dall'altro devono soddisfare gli elevati requisiti di sicurezza e stabilità. Le applicazioni interne tipiche dei favi a nido d'ape sono i pannelli del pavimento, i vani bagagli o i rivestimenti delle pareti laterali e divisorie. Per il rinforzo strutturale o per ottenere giunti stabili, i favi vengono riempiti con riempitivi per anime o bordi. A questi cosiddetti "riempitivi per anime" si applicano requisiti rigorosi, in particolare per quanto riguarda la protezione antincendio. E, naturalmente, devono essere il più leggeri possibile

Automazione: Opportunità e sfida

Gli esperti considerano l'industria aerospaziale come un settore chiave per la Germania come una sede high-tech, per la quale è prevista una crescita superiore alla media anche per i prossimi anni. Secondo il Bundesverband der Deutschen Industrie e.V., nei prossimi due decenni sono attesi più di 30.000 ordinativi di aerei. (https://bdi.eu/luftfahrt/). Tanto più interessanti sono i processi di lavoro a risparmio di tempo e di risorse in questo settore, che aumentano il valore aggiunto. La competenza principale di ViscoTec Pumpen- und Dosiertechnik GmbH risiede nella produzione di componenti per impianti di produzione semiautomatici e completamente automatizzati. L'azienda ha quindi effettuato numerosi test insieme ai rappresentanti della divisione Automotive e Aerospace Solutions della 3M Deutschland GmbH. L'attenzione si è concentrata sull'invasatura automatica a nido d'ape con tecnologia di erogazione ViscoTec e riempitrici a 1 e 2 componenti a partire da 3M. Sono stati testati il materiale monocomponente 3M™ Scotch-Weld™ EC-3450 FST, uno dei materiali con la maggiore quota di mercato in questo settore, e il materiale bicomponente 3M™ Scotch-Weld™ EC-3500-2 B/A. Entrambi i materiali sono resine epossidiche con una densità compresa tra 0,60 g/cm³ e 0,65 g/cm³ grazie all'aggiunta di perle di vetro cave. I requisiti per un processo automatizzato sono elevati: I composti di riempimento sono molto sensibili al taglio. Se le sfere cave vengono distrutte nel sistema di erogazione, la densità aumenta. Questo a sua volta ha un'influenza diretta sul peso dei componenti. Il riempimento del nucleo richiede anche la riproduzione di una grande varietà di forme e modelli: Linee, cerchi e superfici solide. Inoltre, entrambi i materiali sono molto viscosi.

Automatizzato rispetto al manuale

Finora, un processo di uso frequente sarebbe stato eseguito come segue: Un operaio posiziona una sagoma sul nido d'ape da riempire e "impasta" a mano la resina epossidica nelle anime nei punti appropriati, fino a quando le singole forme sono completamente riempite. Il materiale bicomponente EC-3500-2 B/A deve essere miscelato in anticipo. L'operatore pesa i componenti secondo il rapporto di miscelazione prescritto e poi li impasta a mano - fino a quando i componenti sono apparentemente ben miscelati. Un processo molto complesso, con debolezze in termini di qualità costante. Nella configurazione di prova automatica, il composto di riempimento viene rimosso da un secchio da 20 litri. Dal punto di vista della tecnologia di erogazione, tuttavia, sono possibili quasi tutte le dimensioni dei contenitori, dalla cartuccia ai fusti da 1000 litri. Il materiale o i singoli componenti vengono convogliati attraverso un tubo flessibile al distributore, che viene montato su un robot o un sistema di assi. Nel caso del materiale bicomponente, i componenti vengono miscelati omogeneamente in un miscelatore all'uscita dell'erogatore. Qualsiasi forma può essere erogata tramite l'apposito sistema di movimentazione. ViscoTec ha sviluppato speciali geometrie di ugelli per questi rispettivi dispenser che consentono un riempimento pulito e completo dei favi. La combinazione di movimento automatico e design dei singoli ugelli permette di riempire i favi secondo qualsiasi schema. Le microsfere cave contenute nel materiale da invasatura, che aiutano a ridurre la densità, non vengono distrutte durante l'erogazione delle pompe ViscoTec, grazie al principio del pistone senza fine e di facile utilizzo. Ciò potrebbe essere dimostrato da misure di densità. Nel corso di queste misurazioni, la velocità di erogazione è stata variata e aumentata al massimo. In questo modo è stato possibile illustrare la massima sollecitazione del materiale delle pompe ViscoTec. Nel frattempo, sono stati prelevati campioni di materiale da diverse posizioni nel sistema e la loro densità è stata determinata con un picnometro. La densità misurata è sempre rimasta invariata.

Rispetto all'elaborazione manuale, il processo automatico con la tecnologia di erogazione ViscoTec offre numerosi vantaggi:

- Il design dei singoli ugelli consente di riprodurre nei favi un'ampia varietà di forme e motivi.

- Il riempimento viene eseguito con la massima precisione e ripetibilità.

- Si ottiene uno scarto minimo di materiale.

- Le forme riempite hanno un'elevata nitidezza degli spigoli.

- L'uscita del materiale è costante e senza pulsazioni.

- Le anime a nido d'ape sono completamente riempite.

- La bassa densità dei materiali sensibili al taglio rimane completamente intatta.

Simon Widderich, Business Development Aerospace di ViscoTec, conferma la positiva collaborazione con 3M: "I risultati della nostra serie di test congiunti sono assolutamente convincenti e mostrano l'enorme potenziale di questo processo. Siamo lieti di poter offrire ai nostri clienti un sistema con il quale possono aumentare notevolmente l'efficienza della loro produzione".

Qui potete trovare il video dei test di erogazione: https://youtu.be/OrJGYkLudVo

Per ulteriori informazioni su ViscoTec e sulle applicazioni di dosaggio per l'industria aerospaziale: https://www.viscotec.de/en/industry-applications/aerospace/